Knikgedrag

Knikkgedrag is de onstabiele reactie van een constructieonderdeel onder comprimerende belasting, waarbij het onderdeel een zijwaartse vervorming vertoont die toeneemt met de belasting. Het begrip is van belang bij de ontwerp en analyse van kolommen, balken en platen, omdat knik tot vroegtijdige verzwakking of falen kan leiden voordat materiaalsterkte volledig benut is.

Er bestaan verschillende vormen van knikgedrag, afhankelijk van de manier waarop de structuur vervormt. Elastische knik (ook wel Euler-knik genoemd) treedt op wanneer de belasting zo laag is dat alle vervormingen volledig reversibel blijven; de kritische belasting hangt af van geometrie en randvoorwaarden. Plastische knik doet zich voor nadat het materiaal plastisch heeft vervormd, waardoor het post-knik gedrag bepaalt of en hoe de structuur haar draagkracht behoudt. Verder onderscheiden engineers lokale knik van platen, globale knik van kolommen of frames, en laterale-torsionele knik bij balken.

De kritische belasting voor een slanke kolom wordt in de basisvorm gegeven door Pcr = π²EI/(Le)², waarbij E de elasticiteitsmodulus is, I het traagheidsmoment van de dwarsdoorsnede en Le de effectieve lengte, die afhankelijk is van de eindbegeleiding via een factoren K (Le = KL). Dit model geldt vooral voor elastische knik; in praktijk spelen ook lokale, plastische en post-knik effecten een rol en worden gedetailleerde analyses met eindige-elementen of normen zoals Europese en Amerikaanse bouwcodes toegepast.

Factoren die knik beïnvloeden zijn onder meer slenderness (verhouding lengte/doorsnede), materiaalkwaliteit, randvoorwaarden, onvolkomenheden en temperatuur. Ontwerpers voorkomen of beheersen knik door versteviging, dwarsverbindingen, stijfheden en zorgvuldig gekozen geometrie. Knikgedrag blijft een kernbegrip in structurele veiligheid en prestaties.